- Biologinės savybės
- Morfologija
- Gyvenimo ciklas
- Programos
- Kepiniai ir duona
- Maisto papildas
- Gėrimų gamyba
- Biotechnologijos
- Nuorodos
Kad Saccharomyces cerevisiae ar alaus 's mielių yra vienaląstis grybelis priklausantys Mollusca tipui aukšliagrybūnai, kad Hemiascomicete klasės ir Saccharomicetales tvarka. Jam būdingas platus buveinių, tokių kaip lapai, žiedai, dirvožemis ir vanduo, pasiskirstymas. Jo pavadinimas reiškia alaus cukraus grybą, nes jis naudojamas gaminant šį populiarų gėrimą.
Šios mielės buvo naudojamos daugiau nei šimtmetį kepant ir verdant, tačiau būtent XX amžiaus pradžioje mokslininkai į tai atkreipė dėmesį ir padarė ją modeliu tyrimui.
Saccharomyces cerevisiae agaro plokštelėje. Autorius: Rainis Venta, iš „Wikimedia Commons“
Šis mikroorganizmas buvo plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose; Šiuo metu tai grybelis, plačiai naudojamas biotechnologijose, gaminant insuliną, antikūnus, albuminą ir kitas žmonijai svarbias medžiagas.
Kaip tyrimo modelis, šios mielės leido išaiškinti molekulinius mechanizmus, kurie atsiranda ląstelių ciklo metu eukariotų ląstelėse.
Biologinės savybės
Saccharomyces cerevisiae yra eukariotinis vienaląstis mikrobas, apvalios formos, gelsvai žalias. Jis yra chemoorganotrofinis, nes jam reikalingi organiniai junginiai kaip energijos šaltinis, o augalams nereikia saulės spindulių. Šios mielės gali naudoti skirtingą cukrų, o pirmenybė teikiama gliukozei.
S. cerevisiae yra fakultatyvus anaerobas, nes gali augti deguonies trūkumo sąlygomis. Tokiomis aplinkos sąlygomis gliukozė virsta skirtingais tarpiniais produktais, tokiais kaip etanolis, CO2 ir glicerolis.
Pastarasis yra žinomas kaip alkoholinė fermentacija. Šio proceso metu mielės neauga, tačiau tai pramonėje plačiai naudojama terpė fermentuoti cukrų, esančius įvairiuose grūduose, tokiuose kaip kviečiai, miežiai ir kukurūzai.
S. cerevisiae genomas buvo visiškai sekvuotas, nes tai buvo pirmasis pasiektas eukariotinis organizmas. Genomas yra suskirstytas į haploidinį 16 chromosomų rinkinį. Baltymų sintezei yra skirta maždaug 5800 genų.
S. cerevisiae genomas yra labai kompaktiškas, skirtingai nei kiti eukariotai, nes genai atstovauja 72 proc. Nustatyta, kad šioje grupėje maždaug 708 dalyvauja metabolizme ir sukelia maždaug 1035 reakcijas.
Morfologija
S. cerevisiae yra nedidelis vienaląstis organizmas, glaudžiai susijęs su gyvūnų ir augalų ląstelėmis. Ląstelės membrana atskiria ląstelinius komponentus nuo išorinės aplinkos, o branduolinė membrana apsaugo paveldimą medžiagą.
Kaip ir kituose eukariotiniuose organizmuose, mitochondrijų membrana dalyvauja energijos gamyboje, o endoplazminis retikulumas (ER) ir Golgi aparatas dalyvauja lipidų sintezėje ir baltymų modifikavime.
Vakuolose ir peroksisomose yra metabolizmo keliai, susiję su virškinimo funkcijomis. Tuo tarpu sudėtingas pastolių tinklas veikia kaip atrama ląstelėms ir leidžia judėti ląstelėms, taip atliekant citoskeleto funkcijas.
Citoskeleto aktino ir miozino siūlai veikia pasitelkdami energiją ir leidžia ląstelėms susiskirstyti polariškai.
Ląstelių dalijimasis lemia asimetrinį ląstelių dalijimąsi, todėl kamieninės ląstelės yra didesnės nei dukterinės. Tai labai paplitusi mielėse ir yra procesas, kuris apibūdinamas kaip pumpurų atsiradimas.
S. cerevisiae turi chitino ląstelės sienelę, suteikiančią mielėms būdingą ląstelių formą. Ši siena leidžia išvengti osmosinių pažeidimų, nes ji patiria turgorinį slėgį ir suteikia šiems mikroorganizmams tam tikrą plastiškumą kenksmingomis aplinkos sąlygomis. Ląstelės sienelę ir membraną jungia periplazminė erdvė.
Gyvenimo ciklas
Saccharomyces cerevisiae lytinis ciklas. Šaltinis: „Wikimedia Commons“
S. cerevisiae gyvenimo ciklas yra panašus į daugumos somatinių ląstelių. Gali būti haploidinės ir diploidinės ląstelės. Haploidinių ir diploidinių ląstelių dydis skiriasi priklausomai nuo augimo fazės ir nuo padermės iki padermės.
Eksponentinio augimo metu haploidinė ląstelių kultūra dauginasi greičiau nei diploidinė ląstelių kultūra. Haploidinės ląstelės turi pumpurus, esančius greta ankstesnių, o diploidinės ląstelės - priešinguose poliuose.
Vegetatyvinis augimas vyksta pumpuruojant, kurio metu dukterinė ląstelė prasideda kaip pumpurai nuo motinos ląstelės, po to vyksta branduolio dalijimasis, ląstelės sienos formavimasis ir galiausiai ląstelių atskyrimas.
Kiekviena kamieninė ląstelė gali sudaryti apie 20–30 pumpurų, todėl jos amžių galima nustatyti pagal randų skaičių ant ląstelės sienos.
Diploidinės ląstelės, augančios be azoto ir neturinčios anglies šaltinio, patiria mejozės procesą ir gamina keturias sporas (ascas). Šios sporos pasižymi dideliu atsparumu ir gali sudygti turtingoje terpėje.
Sporos gali būti iš a, α arba abiejų poravimosi grupių, tai yra analogiška aukštesnių organizmų lyčiai. Abi ląstelių grupės gamina į feromonus panašias medžiagas, kurios slopina kitos ląstelės dalijimąsi ląstelėse.
Kai šios dvi ląstelių grupės susitinka, kiekviena iš jų sudaro savotišką išsikišimą, kuris, sujungus, ilgainiui sukelia tarpląstelinį kontaktą, galiausiai sukurdamas diploidinę ląstelę.
Programos
Kepiniai ir duona
S. cerevisiae yra mielės, kurias dažniausiai naudoja žmonės. Vienas pagrindinių naudojimo būdų buvo kepimas ir duonos gaminimas, nes fermentacijos metu kviečių tešla minkštėja ir plečiasi.
Maisto papildas
Kita vertus, šios mielės buvo naudojamos kaip maisto papildas, nes apie 50% jos sauso svorio sudaro baltymai, joje taip pat gausu B grupės vitaminų, niacino ir folio rūgšties.
Gėrimų gamyba
Šios mielės dalyvauja gaminant įvairius gėrimus. Alaus pramonė jį plačiai naudoja. Fermentuojant cukrų, iš kurio gaminami miežių grūdai, gali būti gaminamas alus, pasaulyje populiarus gėrimas.
Panašiai S. cerevisiae gali fermentuoti vynuogėse esantį cukrų, sudarydamas iki 18% vyno tūrio etanolio.
Biotechnologijos
Kita vertus, biotechnologiniu požiūriu S. cerevisiae buvo tyrimų ir naudojimo pavyzdys, nes tai yra lengvai užaugantis, greitai auganti organizmas, kurio genomas buvo išskaidytas.
Biotechnologijų pramonėje šios mielės naudojamos nuo insulino gamybos iki antikūnų ir kitų medicinoje naudojamų baltymų gamybos.
Šiuo metu farmacijos pramonė naudoja šį mikroorganizmą įvairių vitaminų gamyboje, todėl biotechnologijų gamyklos išstūmė naftos chemijos gamyklas gaminant cheminius junginius.
Nuorodos
- Harwellas, LH, (1974). Saccharomyces cerevisiae ląstelių ciklas. Bakteriologinės apžvalgos, 38 (2), p. 164–198.
- Karithia, H., Vilaprinyo, E., Sorribas, A., Alves, R., (2011). „PLOS ONE“, 6 (2): e16015. doi.org.
- Kovačević, M., (2015). Mielių Saccharomyces cerevisiae ląstelių morfologinės ir fiziologinės savybės skiriasi gyvenimo trukme. Biochemijos magistro darbas. Zagrebo universiteto Farmacijos ir biochemijos fakultetas. Zagrebas-Kroatija.
- Otero, JM, Cimini, D., Patil, KR, Poulsen, SG, Olsson, L., Nielsen, J. (2013). Pramoninių sistemų Saccharomyces cerevisiae biologija įgalina naują sukcininės rūgšties ląstelių gamyklą. „PLoS ONE“, 8 (1), e54144. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0054144
- Saito, T., Ohtani, M., Sawai, H., Sano, F., Saka, A., Watanabe, D., Yukawa, M., Ohya, Y., Morishita, S., (2004). Saccharomyces cerevisiae morfologinė duomenų bazė. Nucleic Acids Res, 32, p. 319-322. DOI: 10.1093 / nar / gkh113
- Shneiter, R., (2004). Mielių genetika, molekulinė ir ląstelių biologija. Universiteto de Fribourg Suisse, p. 5-18 val.